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第1篇

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)

前言

1在設(shè)計(jì)方法上的差別

在建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ10－89中（以下簡稱GBJ10－89），采用的是近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。以概率理論為基礎(chǔ)，較完整的統(tǒng)計(jì)資料為依據(jù)，用結(jié)構(gòu)可靠度來衡量結(jié)構(gòu)的可靠性，按可靠度指標(biāo)來確定荷載分項(xiàng)系數(shù)與材料分項(xiàng)系數(shù)，使設(shè)計(jì)出來的不同結(jié)構(gòu)，只要重要性相同，結(jié)構(gòu)的可靠度是相同的。

在公路橋梁專業(yè)的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》TJT023－85中（以下簡稱TJT023－85），采用的是半概率半經(jīng)驗(yàn)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。雖然也采用概率理論及結(jié)構(gòu)可靠度理論，但在設(shè)計(jì)公式中是用三個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來反映結(jié)構(gòu)的安全性，即荷載安全系數(shù)、材料安全系數(shù)、結(jié)構(gòu)工作條件系數(shù)。

在設(shè)計(jì)中，對(duì)這種系數(shù)的差別要注意區(qū)別，不能混淆。

2材料強(qiáng)度取值上的差別

2．1混凝土的強(qiáng)度

混凝土立方體抗壓強(qiáng)度是混凝土的基本強(qiáng)度指標(biāo)，是用標(biāo)準(zhǔn)試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)后用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的強(qiáng)度指標(biāo)。兩規(guī)范中所采用的試塊尺寸是不同的。GBJ10－89中采用150mm立方體試塊，TJT023－85中用200mm的立方體試塊。GBJ10－89中，根據(jù)測得的具有95％保證率的立方體抗壓極限值來確定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，一共分為十級(jí)，即C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C60。

TJT023－85中，根據(jù)測得到具有84．13％保證率的立方體抗壓極限值來確定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，用混凝土標(biāo)號(hào)表示，一共分為七級(jí)，即15號(hào)、20號(hào)、25號(hào)、30號(hào)、40號(hào)、50號(hào)、60號(hào)。由于所采用的試塊尺寸不同，兩規(guī)范中相同數(shù)值等級(jí)的混凝土強(qiáng)度值是不同的，GBJ10－89的值大。如C15混凝土與15號(hào)混凝土，盡管都表示強(qiáng)度等級(jí)為15Mpa的混凝土，但實(shí)際強(qiáng)度C15混凝土比15號(hào)混凝土大?；炷翉?qiáng)度取值不同，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中是要注意的。

2．2鋼筋的強(qiáng)度

兩規(guī)范中，鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度取值是一樣的，都采用鋼材的廢品限制值作為取值依據(jù)。但鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度取值不一樣，GBJ10－89中以標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值除以材料分項(xiàng)系數(shù)作為取值依據(jù)，而TJT023－85中設(shè)計(jì)強(qiáng)度取值與標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度取值是一樣的。這樣，相同的鋼筋等級(jí)，TJT023－85中鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度取值大。

3荷載取值的差別

兩規(guī)范中荷載分類與取值都有明確的規(guī)定，不容易混淆。在荷載效應(yīng)組合中有一點(diǎn)差別，應(yīng)注意。GBJ10－89中，荷載效應(yīng)組合時(shí)，既有荷載分項(xiàng)系數(shù)，又有荷載組合系數(shù)，要區(qū)別開來。TJT023－85中只有荷載分項(xiàng)系數(shù)。

4構(gòu)件計(jì)算的差別

兩規(guī)范中在構(gòu)件計(jì)算上，盡管依據(jù)的原理、計(jì)算假定、計(jì)算模型基本一致，但計(jì)算公式、計(jì)算結(jié)果是有較大差別的。構(gòu)件計(jì)算是關(guān)系到設(shè)計(jì)結(jié)果的最重要的一環(huán)，值得重視。限于篇幅，只以正截面受彎和斜截面受剪強(qiáng)度計(jì)算為例看計(jì)算上的差別。

4．1正截面受彎強(qiáng)度計(jì)算

兩規(guī)范在計(jì)算假定上就有差別?；炷翗O限壓應(yīng)變?nèi)≈?，TJT023－85中為εu＝0．003GBJ10－89中εu＝0．0033。在等效矩形應(yīng)力圖形中，TJT023－85取γσ＝Raβx＝0．9x。GBJ10－89中取γσ＝1．1fcβx＝0．8x。由于εu取值不同，兩規(guī)范中混凝土界限受壓區(qū)高度有些差別。從混凝土極限壓應(yīng)變、等效矩形應(yīng)力圖形的差別上可以看出，兩規(guī)范中安全儲(chǔ)備是不同的。TJT023－85的安全儲(chǔ)備大。

下面用算例來說明這一問題。

有矩形截面梁，截面尺寸為250mm×500mm20號(hào)混凝土，Ⅱ級(jí)鋼筋。計(jì)算截面處計(jì)算彎矩為Mj＝15KN．m試進(jìn)行配筋計(jì)算。

4．1．1先按TJT023－85計(jì)算。

已知20號(hào)混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值Ra＝11MpaII級(jí)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值Rg＝340Mpa混凝土相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξjg＝0．55，材料安全系數(shù)γc＝γs＝1．25。

（1）求混凝土受壓區(qū)高度x

先假定鋼筋按一排布置，鋼筋重心到混凝土受拉邊緣的距離a＝40mm，則有效高度h0＝（500－40）mm＝460mm由

得

解得X＝133mm＜ξjgh0＝0．55×460＝253mm。

（2）求所需鋼筋數(shù)量Ag，由RgAg＝Ra·bx，得

Ag＝＝＝1076mm2

（3）驗(yàn)算最小配筋率μ＝＝＝1％＞μmin＝

0．1％，滿足規(guī)范要求。

4．1．2按GBJ10－89計(jì)算

C20混凝土，彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcm＝11Mpa，鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy＝310Mpa混凝土相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb＝0．544

（1）求X有Mj＝fcmb×（h0－）得115×106＝11×250×（460－），解得x＝（1－1－）h0＝102．3mm＜ξbh0＝0．544×460＝250．2mm滿足要求

（2）求As由Asfy＝fcmbx得As＝fcmbx／fy＝（11x250×102．3）／310＝907．5mm2＞μminbh0＝0．15％×250×460＝172．5mm2

如果扣除由于20號(hào)混凝土與C20混凝土之間強(qiáng)度取值的差別，20號(hào)混凝土按GBJ10－89，fcm＝11×0．95＝10．45MPa則x＝（1－1－）×460＝108．5mm，As＝（10．45x250x108．5）／310＝914．4mm2

從上述計(jì)算中看出，按TJT023－85比按GBJ10－89鋼筋用量多17．7％。

4．1．3受彎構(gòu)件斜截面強(qiáng)度計(jì)算

在斜截面強(qiáng)度計(jì)算中，兩規(guī)范都是根據(jù)斜截面發(fā)生剪壓破壞時(shí)的受力特征和試驗(yàn)資料所制定的。但兩規(guī)范在計(jì)算公式表述上及計(jì)算結(jié)果上都有較大的差別。

TJT023－85中，斜截面強(qiáng)度計(jì)算公式為：Qj≤Qu＝Qhk＋QW，其中Qhk＝0．0349bh0（2＋p）RμkRgk，Qw＝0．06RgwΣAwsinα，式中Qj：根據(jù)荷載組合得出的通過斜截面頂端正截面內(nèi)的最大剪力，即計(jì)算剪力，單位為KN；Qhk：混凝土和箍筋的綜合抗剪承載力（KN）；Qw：彎起鋼筋承受的剪力（KN）；b：通過斜截面受壓區(qū)頂端截面上的腹板厚度（cm）；h0：通過斜截面受壓區(qū)頂端截面上的有效高度，自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣的距離（cm）；μk：箍筋配筋率μk＝nk·ak／（b·s）；Rgk：箍筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度（Mpa），設(shè)計(jì)時(shí)不得采用大于340Mpa：R：混凝土標(biāo)號(hào)（Mpa）；p斜截面內(nèi)縱向受拉主筋的配筋率，p＝100μ，μ＝Ag／bh0當(dāng)p＞3．5時(shí)，取p＝3．5；Rgw：彎起鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度（Mpa）；Aw在一個(gè)彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起鋼筋縱截面面積（cm2）；α：彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角。

上式中工作條件系數(shù)、安全系數(shù)均已記入。公式的適用條件采用上限值和下限值來保證。上限值要求截面最小尺寸滿足Qj≤0．051Rh0（KN）。滿足下限值，Qj≤0．038R1bh0（KN）可按構(gòu)造要求配置箍筋，式中R1：混凝土抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度（Mpa）。GBJ10－89中，斜截面承載力的計(jì)算公式為V≤Vu＝Vcs＋Vsb其中Vcs＝0．07fcbh0＋1．5fyv（Asv／S）h0Vsb＝0．8fyAsbsinαs當(dāng)為承受集中荷載的矩形獨(dú)立梁，Vcs＝0．2／（λ＋1．5）fcbh0＋1．25fyvh0，式中V：構(gòu)件截面上的最大剪力設(shè)計(jì)值（N）；Vcs：混凝土與箍筋的綜合抗剪承載力（N）；Vsb：彎起鋼筋所承受的剪力（N）；b：矩形截面的寬度，T形截面或I形截面的腹板寬度（mm）；h0：通過斜截面受壓區(qū)頂端截面上的有效高度，自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣的距離（mm）；fc：混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）；fyv：箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）；S：沿構(gòu)件長度箍筋間距（mm）；fy：彎起鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）；Asb：在一個(gè)彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起鋼筋縱截面面積（mm2）；αs：彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角。

公式的適用條件也是采用上限值和下限值來保證。上限值要求截面最小尺寸滿足V≤0．25fcbh0當(dāng)為薄腹梁，V≤0．2fcbh0。滿足下限值V＝0．07fbh0，可按構(gòu)造要求配置箍筋。從上述公式中，可以看出，公式的表達(dá)形式不同，各物理量的單位也不同。

下面以實(shí)際例子看看計(jì)算結(jié)果上的差別。

已知T形截面簡支梁，25號(hào)混凝土，縱筋采用II級(jí)鋼筋，箍筋采用I級(jí)鋼筋，計(jì)算截面的計(jì)算剪力為416．27KN受拉區(qū)有2Φ32的縱筋，保護(hù)層厚30mm。進(jìn)行腹筋設(shè)計(jì)。

下表是根據(jù)兩規(guī)范進(jìn)行的計(jì)算比較。

TJT023－85中，對(duì)斜截面抗剪計(jì)算，要求彎起鋼筋承擔(dān)40％的計(jì)算剪力，混凝土與箍筋共同承擔(dān)60％的計(jì)算剪力。另根據(jù)規(guī)范對(duì)計(jì)算剪力的定義，TJT023－85中的計(jì)算剪力與GBJ10－89中的設(shè)計(jì)剪力是一致的。所以在GBJ10－89計(jì)算中，也按4：6比例分擔(dān)剪力。

第2篇

關(guān)鍵詞：建筑工程；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化發(fā)展的深入推進(jìn)，建筑需求量越來越多。在現(xiàn)代建筑工程施工過程中，混凝土結(jié)構(gòu)是普遍使用的一種結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)具有承載力強(qiáng)、耐久性好、剛度大、耐火性高、安全性高等特點(diǎn)，同時(shí)在施工過程中施工成本較低，得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際中，為了確保建筑混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)建筑工程的各項(xiàng)功能，必須對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能存在的問題進(jìn)行嚴(yán)格的管控，合理分析，并制定相應(yīng)的解決對(duì)策，為建筑工程施工質(zhì)量的提高打下良好基礎(chǔ)。

1建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不足

1.1地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的問題

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)有時(shí)因?yàn)槌至油翆臃植疾痪鶆?，使基礎(chǔ)坐落在軟硬不均的土層上，相鄰基礎(chǔ)沉降差過大，導(dǎo)致基礎(chǔ)變形過大；由于地下室在提高建筑穩(wěn)定性、地基承載力、減少地震破壞以及解決建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此，在很多建筑工程中，經(jīng)常會(huì)設(shè)置地下室。當(dāng)建筑選址在山地上時(shí)，由于原始地貌水位較低，設(shè)計(jì)過程中往往會(huì)忽視建筑工程竣工后由于回填土體毛細(xì)現(xiàn)象，導(dǎo)致地下室底板及外墻承載力不足，出現(xiàn)墻體裂縫和底板涌水現(xiàn)象，給工程項(xiàng)目帶來難以解決的問題和損失。

1.2混凝土上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題

在混凝土結(jié)構(gòu)上部設(shè)計(jì)時(shí)，還存在一些問題，框架結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)防防線較少；因梁跨度大，梁截面高度就大，而框架柱截面較小，導(dǎo)致強(qiáng)梁弱柱情況出現(xiàn)；框架—剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻布置不均勻，出現(xiàn)單肢剪力墻剛度過大，應(yīng)力集中，連梁剛度過強(qiáng)等；高層結(jié)構(gòu)中忽視零應(yīng)力區(qū)等現(xiàn)象。這樣類似問題出現(xiàn)，會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)的安全帶來隱患。

2混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足的應(yīng)對(duì)策略

2.1混凝土結(jié)構(gòu)地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在實(shí)際工程中，采用天然地基基礎(chǔ)形式時(shí)，要么基礎(chǔ)情況非常好，地基承載力非常高；要么上部荷載較小，樓層數(shù)較低，對(duì)地基承載力要求也較低，采用天然地基可以使工期短、造價(jià)低。但無論如何都要滿足地基的強(qiáng)度和變形要求。根據(jù)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，地基承載力特征值低于130kPa、相鄰建筑物距離過近可能導(dǎo)致發(fā)生傾斜、建筑物附近堆載過大等都應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算。當(dāng)基礎(chǔ)處于軟硬不均的持力層土層上時(shí)，要采用褥墊層以調(diào)整不均勻沉降。根據(jù)具體情況，進(jìn)行厚度約為500～600mm的換填，并進(jìn)行分層碾壓夯實(shí)。采用錐形獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，斜面坡度小于1:3，混凝土能夠振搗密實(shí)，保證基礎(chǔ)強(qiáng)度和高度的要求。在對(duì)基礎(chǔ)間拉梁設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮梁上土的重量和柱底荷載拉力的作用，適當(dāng)?shù)脑黾优浣?，從而保證基礎(chǔ)的整體剛度。對(duì)于地下室工程，宜建造在密實(shí)、均勻、穩(wěn)定的地基上。當(dāng)處于不利地段時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施。充分考慮各個(gè)構(gòu)件所承受的荷載，尤其是水浮力，回填土后水的壓力會(huì)升高。底板的浮力會(huì)加大，墻體的水平壓力也會(huì)增高。針對(duì)這樣的問題，在建筑使用功能允許的情況下，應(yīng)將底板和地下室外墻盡量分隔成小跨，以減小壓力對(duì)底板和外墻的影響，減少開裂情況的發(fā)生。同時(shí)，可以提高墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)，厚度也不小于100mm。

2.2混凝土結(jié)構(gòu)上部設(shè)計(jì)

上部設(shè)計(jì)中，宜設(shè)置多道防線。（1）對(duì)整體建筑的抗震要求進(jìn)行全面考慮，也就是重視概念設(shè)計(jì)?？拐鹪O(shè)計(jì)宜采用平面布置基本均勻，豎向剛度無明顯變形、承載力無明顯突變的結(jié)構(gòu)體系，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)。因此應(yīng)選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件截面尺寸以及合適的配筋方式，確保豎向構(gòu)件有足夠的延性，增大構(gòu)件的塑性變形能力?？蚣艚Y(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻應(yīng)沿著縱橫兩個(gè)方向，布置在建筑周邊、電梯間、樓梯間及荷載較大的位置，墻體間距滿足規(guī)范，同時(shí)單片剪力墻的水平剪力不能高于結(jié)構(gòu)底部總水平剪力的30%。在設(shè)計(jì)第二道防線時(shí)，要對(duì)剪力墻連梁的跨高比進(jìn)行嚴(yán)格控制。實(shí)踐表明，剪力墻連梁跨高比為5時(shí)，各項(xiàng)性能是最好的。（2）在進(jìn)行剪力墻梁、柱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該堅(jiān)持強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固的原則。此外，對(duì)于中震程度建筑混凝土結(jié)構(gòu)，需要考慮第一級(jí)別剪力墻，墻肢數(shù)量最少要保持4肢。當(dāng)?shù)谝患?jí)別的剪力墻進(jìn)入塑性階段后，需要在級(jí)別較小的剪力墻進(jìn)行多道設(shè)防，避免建筑在震動(dòng)下過度變形，從而對(duì)級(jí)別小的剪力墻造成危害。在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)有選擇的將縱橫兩片剪力墻連接在一起，在遇到中震或者大震時(shí)，剪力墻開裂會(huì)達(dá)到耗能的作用，這樣就保持了建筑延性破壞，確保了建筑整體性能不損壞，真正做到小震不壞、中震可修、大震不倒，以保證人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

3結(jié)束語

在新時(shí)期下，不管是業(yè)主，還是建設(shè)單位都對(duì)建筑工程的整體質(zhì)量有很高的要求，即使是墻體開裂都會(huì)對(duì)人的心理帶來不好的影響。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)具體情況，認(rèn)真、仔細(xì)的對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并反復(fù)審查，發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)解決，不斷優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從而促進(jìn)建筑工程施工質(zhì)量的提升，為整個(gè)建筑工程各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)提供保障。

作者:毛亞鳳 單位:昆明理工大學(xué)

參考文獻(xiàn)：

[1]張立軍.論房屋建筑混凝土施工技術(shù)[J].工程技術(shù)研究,2017,(2):73+75.

[2]仇文法.建筑工程混凝土施工技術(shù)與質(zhì)量管理[J].住宅與房地產(chǎn),2015,(28):53+57.

第3篇

關(guān)鍵詞：鋼骨混凝土柱鋼骨截面形式鋼骨含鋼率

前言

所謂超限高層建筑工程是指超出國家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程所規(guī)定的適用高度和適用結(jié)構(gòu)類型、體型特別不規(guī)則以及有關(guān)規(guī)范、規(guī)程規(guī)定應(yīng)進(jìn)行抗震專項(xiàng)審查的高層建筑工程。中廣大廈是集辦公，住宅,商場,餐飲,娛樂為一體的大型高層綜合性建筑。包括三棟高層塔樓(A,B,C棟).裙房五層,地下二層。地下一、二層為設(shè)備用房，汽車庫，地下二層戰(zhàn)時(shí)為六級(jí)人防。地上一~五層為商場。A、B棟塔樓為6~26層蝶形平面的高層住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在內(nèi)，建筑總高度106.1米。C棟塔樓為6~28層大空間辦公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在內(nèi)，建筑總高度118.800米。五層商場總面積為26745平方米，總建筑面積100010平方米。

因房屋總長度遠(yuǎn)超過鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距55米的限值，為此設(shè)二道抗震縫將房屋分為三段，形成三個(gè)結(jié)構(gòu)單元。即A、B棟高層為大底盤、雙塔樓；C棟為獨(dú)立帶裙房的框架剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑；其余為框架結(jié)構(gòu)。建筑抗震設(shè)防類別均為乙類，場地類別為Ⅱ類?；A(chǔ)采用鋼筋混凝土平板式筏形基礎(chǔ)，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（辦公部分），持力層為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值400Kpa，壓縮模量Es=12~17Mpa.。本建筑的結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。本文以A、B棟為論及對(duì)象。

1、結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)

A、B棟高層為滿足上部住宅建筑的舒適性、規(guī)則性要求（即住宅室內(nèi)無柱角）及下部五層商場大空間的使用要求，采用五層大底盤雙塔樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)，在五~六層中間利用設(shè)備層做轉(zhuǎn)換層，采用梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層設(shè)置標(biāo)高為23米。高寬比為3.22，長寬比為4.13，轉(zhuǎn)換層上下剪切剛度比值γ=1.395。

1、房屋高度超限

A、B棟高層房屋高度為89.1米，超過了《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JGJ3-91）中規(guī)定的框支剪力墻結(jié)構(gòu)8度區(qū)適用高度80米的限值。

2、采用雙塔樓聯(lián)體結(jié)構(gòu)，質(zhì)量、剛度分布不均勻，豎向不規(guī)則。

3、高位轉(zhuǎn)換：

在五~六層之間利用設(shè)備層做轉(zhuǎn)換層，標(biāo)高23米。超過8度區(qū)轉(zhuǎn)換層宜控制在3層以下的限制。

4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次轉(zhuǎn)換。

5、由于商場使用功能的限制，A、B棟塔樓的落地剪力墻數(shù)量偏少，且大都布置在商場后部，主體結(jié)構(gòu)與大底盤中心的偏心矩與底盤尺寸之比大于0.2。

6、6~26層住宅部分在剪力墻局部開設(shè)角窗。

2、構(gòu)造措施

經(jīng)我院多次分析論證，認(rèn)為其主要不利因素為：框支剪力墻結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層以下，支撐框架與落地剪力墻并存，形成了“支撐框架—剪力墻“體系。此中，支撐框架是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。這種結(jié)構(gòu)體系，在高位轉(zhuǎn)換時(shí)，由于在轉(zhuǎn)換層附近的剛度、內(nèi)力和傳力途徑發(fā)生突變，易形成薄弱層，對(duì)抗震不利。同時(shí)，支撐框架柱要直接承擔(dān)上部傳來的重力荷載，直接承擔(dān)其上剪力墻由于傾覆力矩產(chǎn)生的軸力，要直接承擔(dān)不可能依靠樓板全部間接傳力給落地剪力墻而有一部分直接傳來的地震水平剪力。這樣使得轉(zhuǎn)換層以下支撐框架柱的內(nèi)力遠(yuǎn)大于計(jì)算分析結(jié)果。對(duì)此采取以下措施：

1、在塔樓范圍內(nèi)五層以下框支部分采用鋼骨混凝土柱，鋼筋混凝土梁混合結(jié)構(gòu)（鋼骨混凝土柱共48個(gè)）。作為解決高位轉(zhuǎn)換和高度超限的一項(xiàng)重要措施。

2、A、B棟塔樓的裙樓樓屋面板，在塔樓高振型的影響下，承受較大反復(fù)作用下的縱向拉壓力及橫向剪力，受力十分復(fù)雜。同時(shí)，由于建筑使用功能的要求，在裙樓中部開設(shè)大洞以便設(shè)置電梯，對(duì)樓板削弱較大。針對(duì)這一不利因素，在設(shè)計(jì)中采用了加強(qiáng)開大洞處樓板四周梁的斷面及配筋，加大樓板厚度，增設(shè)斜筋的措施。

3、由于上部住宅為蝶形平面，在轉(zhuǎn)換層個(gè)別部位出現(xiàn)了二次轉(zhuǎn)換梁。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）第10.2.10條的規(guī)定：轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱）宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上。當(dāng)結(jié)構(gòu)豎向布置復(fù)雜，框支主梁承托剪力墻并承托轉(zhuǎn)換次梁及其上剪力墻時(shí)，應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析，按應(yīng)力校核配筋，并加強(qiáng)配筋構(gòu)造措施。B級(jí)高度框支剪力墻高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，不宜采用框支主、次梁方案。針對(duì)這一不利因素，我們采取了加強(qiáng)框支主梁的配筋構(gòu)造措施，并在框支主梁的下部配筋區(qū)設(shè)置鋼梁的措施。

4、在住宅部分開設(shè)角窗，削弱了剪力墻結(jié)構(gòu)體系的整體性，對(duì)其抗震性能帶來了不利影響，改變了剪力墻與框支梁之間的傳力方式。針對(duì)這一不利因素，我們決定從受力計(jì)算和構(gòu)造措施兩方面予以加強(qiáng)處理。

3、計(jì)算結(jié)果分析

3.1、總體計(jì)算結(jié)果

1、計(jì)算軟件：

采用中國建筑科學(xué)研究院的PKPM系列中的TAT（多層及高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析與設(shè)計(jì)軟件），SATWE（多、高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件）兩種不同程序分別進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，其總體計(jì)算結(jié)果接近。下面列出TAT、SATWE的計(jì)算結(jié)果。地震影響系數(shù)采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89中的數(shù)值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.05

2、設(shè)計(jì)參數(shù)：

地震烈度8度；場地土類別Ⅱ類；抗震等級(jí)框架、剪力墻均為一級(jí)；樓層自由度數(shù)：每個(gè)塔樓每層3個(gè)自由度（兩個(gè)平動(dòng)，一個(gè)扭轉(zhuǎn)）；地震作用按側(cè)剛分析模型考慮扭轉(zhuǎn)耦連，用18個(gè)振型計(jì)算，固定端取在±0.000處。

3、結(jié)構(gòu)基本周期：

SATWE結(jié)果：T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611

T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458

（僅列出前六個(gè)振型）

TAT結(jié)果：T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669

T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749

(僅列出前六個(gè)振型)

4、地震作用下的底層水平地震剪力系數(shù)：

SATWE結(jié)果：Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%

TAT結(jié)果：Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%

5、地震作用下按彈性方法計(jì)算的最大層間位移與層高比值：

SATWE結(jié)果：Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187

TAT結(jié)果：Ux/h=1/1573Uy/h=1/1583

6、地震作用下按彈性方法計(jì)算的最大頂點(diǎn)位移與總高比值：

SATWE結(jié)果：Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649

TAT結(jié)果：Ux/H=1/2428Ux/H=1/2373

7、結(jié)構(gòu)振型曲線及時(shí)程分析的部分圖形

3.2、計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果來看，兩種計(jì)算結(jié)果接近。下面以SATWE程序?yàn)橹鬟M(jìn)行分析：

1、自振周期在合理范圍之內(nèi)，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.9，滿足規(guī)范要求。

2、振型曲線光滑符合規(guī)律。

3、底層剪重比>3.2%,滿足規(guī)范要求。

4、最大層間位移和頂點(diǎn)位移<1/1000，滿足規(guī)范要求。從最大樓層位移曲線可以看出，五層以下較緩，而轉(zhuǎn)換層以上較陡，說明底盤剛度比塔樓剛度小。

5、分析表明，時(shí)程分析的最大位移均不超過反應(yīng)譜法計(jì)算的位移值，y向樓層剪力，X、Y向樓層彎矩均不超過反應(yīng)譜法計(jì)算的樓層剪力及樓層彎矩，僅X向樓層剪力TAF-2波大于反應(yīng)譜法，但三個(gè)波的平均值仍小于反映譜法樓層剪力。動(dòng)力時(shí)程分析復(fù)核結(jié)果表明，不需要調(diào)整個(gè)樓層構(gòu)件的內(nèi)力和斷面配筋。

3.3、局部計(jì)算及構(gòu)造處理

1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墻有限元分析程序進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行應(yīng)力分析。同時(shí)，加強(qiáng)框支梁的配筋構(gòu)造措施，為避免框支梁鋼筋過密，在框支主梁的下部配筋區(qū)加設(shè)一根580mm高的鋼梁。

2、角窗：整體計(jì)算時(shí)，角窗上部墻體按雙懸臂梁進(jìn)行計(jì)算。配筋設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)滿足剪力墻連梁的要求。同時(shí)，加強(qiáng)角窗周圍的暗柱及連梁的配筋，邊墻剪力墻加墻垛，角窗部分樓板加斜筋。

3、鋼骨柱的計(jì)算：首先，確定鋼骨的截面形式，預(yù)定鋼骨柱的鋼骨含鋼率，帶入SATWE程序中進(jìn)行整體計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整含鋼率。有關(guān)鋼骨柱的構(gòu)造及具體做法見下面的詳細(xì)介紹。

4、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

采用鋼骨混凝土是解決超限問題的重大技術(shù)措施，也是本次設(shè)計(jì)的重要組成部分，在我省也是首次采用。在本次設(shè)計(jì)中，鋼骨柱采用的是實(shí)腹式十字型鋼，鋼骨梁采用的是工字型鋼。在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問題如下：

4.1、鋼骨的含鋼率：

關(guān)于鋼骨混凝土構(gòu)件的最小和最大含鋼率，目前沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，但當(dāng)鋼骨含鋼率小于2%時(shí)，可以采用鋼筋混凝土構(gòu)件，而沒有必要采用鋼骨混凝土構(gòu)件。當(dāng)鋼骨含鋼率太大時(shí)，鋼骨與混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全發(fā)揮，且混凝土澆注施工有困難。因此，在冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》YB9082-97中將鋼骨含鋼率定為2%~15%。一般說來，較為合理的含鋼率為5%~8%。另在建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ138-2001中定為4%~10%。在中廣大廈鋼骨混凝土柱的設(shè)計(jì)中，考慮到建設(shè)單位盡量節(jié)約鋼材，節(jié)省資金的要求，經(jīng)專家委員會(huì)認(rèn)可，鋼骨柱的含鋼率確定為3.5%。

4.2、鋼骨的寬厚比：

鋼板的厚度不宜小于6mm，一般為翼緣板20mm以上，腹板16mm以上，但當(dāng)鋼板厚度大于36mm時(shí)，鋼材的厚度方向的斷面收縮率應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《厚度方向性能鋼板》GB5313中的Z15級(jí)的規(guī)定。這是因?yàn)楹穸容^大的鋼板在軋制過程中存在各向異性，由于在焊縫附近常形成約束，焊接時(shí)容易引起層狀撕裂，焊接質(zhì)量不易保證。鋼骨的寬厚比應(yīng)滿足規(guī)范的要求。

4.3、鋼骨的混凝土保護(hù)層厚度：

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)鋼骨柱，混凝土最小保護(hù)層厚度不宜小于120mm，對(duì)鋼骨梁則不宜小于100mm。

4.4、要重視鋼骨混凝土柱與鋼筋混凝土梁在構(gòu)造連接上的配合協(xié)調(diào)問題。

5、鋼骨的制作與構(gòu)造措施

5.1、鋼骨的制作

鋼骨的制作必須采用機(jī)械加工，并宜由鋼結(jié)構(gòu)制作廠家承擔(dān)。型鋼的切割、焊接、運(yùn)輸、吊裝、探傷檢驗(yàn)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50205、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81、《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GB50221的規(guī)定，鋼材、焊接材料、螺栓等應(yīng)有質(zhì)量證明書，質(zhì)量應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。焊接前應(yīng)將構(gòu)件焊接面除油、除銹，焊工應(yīng)持證上崗。施工中應(yīng)確保施工現(xiàn)場型鋼柱拼接和梁柱節(jié)點(diǎn)連接的焊接質(zhì)量，型鋼鋼板的制孔，應(yīng)采用工廠車床制孔，嚴(yán)禁現(xiàn)場用氧氣切割開孔，在鋼骨制作完成后，建設(shè)單位不可隨意變更，以免引起孔位改變?cè)斐墒┕だщy。

5.2、鋼骨混凝土中設(shè)置抗剪拴釘?shù)囊?/p>

鋼骨混凝土與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的顯著區(qū)別之一是型鋼與混凝土的粘結(jié)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。根據(jù)國內(nèi)外的試驗(yàn)，大約只相當(dāng)于光面鋼筋粘結(jié)力的45%。因此，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中認(rèn)為鋼筋與混凝土是共同工作的，直至構(gòu)件破壞。而在鋼骨混凝土中，由于粘結(jié)滑移的存在，將影響到構(gòu)件的破壞形態(tài)、計(jì)算假定、構(gòu)件承載能力及剛度、裂縫。通?？捎脙煞N方法解決，一是在構(gòu)件上另設(shè)剪切連接件(栓釘)，并按照計(jì)算確定其數(shù)量，即滑移面上的剪力全由剪切連接件承擔(dān)，稱為完全剪力連接。這樣可以認(rèn)為型鋼與混凝土完全共同工作。另一種方法是在計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移對(duì)承載力的影響，同時(shí)在型鋼的一定部位：如（1）柱腳及柱腳向上一層范圍內(nèi)；（2）與框架梁連接的牛腿的上、下翼緣處；（3）結(jié)構(gòu)過渡層范圍內(nèi)的鋼骨翼緣處加設(shè)抗剪栓釘作為構(gòu)造要求。構(gòu)件中設(shè)置的栓釘應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《園柱頭焊釘》GB10433的規(guī)定，栓釘直徑一般為Ø19,長度不宜小于4倍栓釘直徑，間距不宜小于6倍栓釘直徑，且不宜大于200mm。并采用特制的設(shè)釘槍進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)范要求。

5.3、鋼骨的拼接

鋼骨柱的長度應(yīng)根據(jù)鋼材的生產(chǎn)和運(yùn)輸長度限制及建筑物層高綜合考慮，一般每三層為一根，其工地拼接接頭宜設(shè)于框架梁頂面以上1~3m處。鋼骨柱的工地拼接一般有三種形式：（1）全焊接連接；（2）全螺栓連接；（3）栓、焊混合連接。設(shè)計(jì)施工中多采用第三種形式，即鋼骨柱翼緣采用全溶透的剖口對(duì)接焊縫連接，腹板采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接。中廣大廈設(shè)計(jì)中的鋼骨工地拼接采用第三種形式。

5.4、鋼骨柱的柱腳構(gòu)造

1、鋼骨柱的柱腳分為埋入式和非埋入式兩種，在抗震區(qū)宜采用埋入式柱腳，柱腳鋼骨的混凝土最小保護(hù)層厚度為：中間柱：不得小于180mm，邊柱和角柱：不得小于250mm。

2、鋼骨柱埋入式柱腳的埋入深度不應(yīng)小于3倍型鋼柱截面高度，在注腳部位和柱腳向上一層的范圍內(nèi)，鋼骨柱翼緣外側(cè)設(shè)置栓釘，栓釘直徑不小于Ø19，間距不大于200mm,且栓釘至翼緣板邊緣的距離大于50mm。

3、在中廣大廈的鋼骨設(shè)計(jì)中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米處，為保證地下一層汽車庫的使用功能，經(jīng)多次反復(fù)研究、討論，最終確定了底層框架梁水平、垂直加腋，鋼骨伸入框架柱內(nèi)長度為1.5m，下部與鋼筋混凝土柱柱心鋼筋焊接。在施工過程中，施工單位提出，鋼骨注腳放在半層柱上施工有困難，施工質(zhì)量無法保證。后經(jīng)施工單位、設(shè)計(jì)單位、制作單位及建設(shè)單位多次研究，決定在鋼骨柱柱腳底部另設(shè)格構(gòu)式支架，將支架一延伸至地下一層底板（支架必須保證拉力傳遞），比上述方法容易施工，加快了施工進(jìn)度。經(jīng)實(shí)踐證明在今后的設(shè)計(jì)中若遇到同類問題，宜將鋼骨直接伸入地下一層，這樣即滿足了埋入式柱腳的埋深問題，又取消了底層梁加腋的施工工序、支架的制作安裝工序，節(jié)省了時(shí)間，施工質(zhì)量較易保證。

5.5、鋼骨柱的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

框架梁、柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)是結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵部位，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證傳力明確，安全可靠，施工方便，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)不允許有過大的變形。

在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)中，梁、柱節(jié)點(diǎn)包括以下幾種形式：（1）鋼骨混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接；（2）鋼梁—鋼骨混凝土柱的連接；（3）鋼筋混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接。在中廣大廈設(shè)計(jì)中我們遇到的是第三種情況。

規(guī)范規(guī)定，節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼骨部分的連接構(gòu)造應(yīng)與鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接相一致，在柱鋼骨的鋼牛腿翼緣水平位置處應(yīng)設(shè)置加勁肋，其構(gòu)造應(yīng)便于混凝土澆灌，并保證混凝土密實(shí)。柱中鋼骨和主筋的布置應(yīng)為梁中主筋貫穿留出通道，梁中主筋不應(yīng)穿過鋼骨翼緣，也不得與柱中鋼骨直接焊接，鋼骨腹板部分設(shè)置鋼筋貫穿孔時(shí)，截面缺損率不宜超過腹板面積的25%。

根據(jù)規(guī)范要求，在中廣大廈鋼骨設(shè)計(jì)中，我們采用的方法是：在鋼筋混凝土梁與鋼骨柱連接的梁端，設(shè)置一段工字型鋼梁（牛腿），鋼梁的高度由鋼筋混凝土梁高決定，一般為鋼筋混凝土梁高的0.7倍以上，鋼筋混凝土梁內(nèi)鋼筋的一部分與鋼牛腿焊接或搭接，鋼牛腿的長度應(yīng)滿足梁內(nèi)鋼筋內(nèi)力傳遞要求。因鋼骨柱主筋穿過鋼牛腿翼緣，鋼牛腿強(qiáng)度有所削弱，因此梁內(nèi)鋼筋焊接或搭接長度應(yīng)從牛腿根部起算。在實(shí)際施工中，由于鋼牛腿長度較長，運(yùn)輸有困難，鋼牛腿的長度均取滿足梁內(nèi)主筋焊接長度要求。在鋼牛腿的上、下翼緣上設(shè)置栓釘，栓釘?shù)闹睆綖?Oslash;19，間距200mm，從框架梁梁端至鋼梁（牛腿）端部以外2倍梁高范圍內(nèi)為框架梁端箍筋加密區(qū)，梁內(nèi)主筋保證有不少于1/3主筋面積穿過鋼骨連續(xù)配置。

為方便鋼骨的工廠化制作，鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不同且難度最大的是：

（1）需確定鋼骨柱中每根鋼筋的準(zhǔn)確位置；

（2）根據(jù)鋼骨這種型鋼翼緣的寬度確定框架梁的寬度；

（3）確定框架梁中每根鋼筋的位置；

（4）根據(jù)柱梁鋼筋的位置確定鋼骨穿孔的位置；

（5）鋼骨中穿鋼筋的孔徑由鋼筋直徑確定，一般比鋼筋直徑大4~6mm；

（6）,鋼骨中縱橫兩方向穿鋼筋孔的位置至少應(yīng)錯(cuò)開一個(gè)孔徑。

5.6、鋼骨的柱頂構(gòu)造

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，但結(jié)構(gòu)下部采用鋼骨混凝土柱、上部采用鋼筋混凝土柱時(shí)，其間應(yīng)設(shè)置過渡層。在本次設(shè)計(jì)中，過渡層設(shè)置在轉(zhuǎn)換層中，柱頂加設(shè)一塊25厚柱頂錨固板。但在實(shí)際施工過程中，轉(zhuǎn)換大梁配筋較多，柱頂錨固板直接影響轉(zhuǎn)換大梁鋼筋的錨固，經(jīng)多方研究，取消了柱頂錨固板，為轉(zhuǎn)換大梁的順利施工創(chuàng)造了條件。

6、經(jīng)濟(jì)比較

未采用鋼骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸為1300X1300mm,上部住宅為6~25層。采用鋼骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸為1100X1100mm,上部住宅為6~26層，框支柱截面面積減少了30%左右，住宅面積增加了1860平方米。

在整個(gè)建筑中，共使用型鋼650噸，型鋼的材料、制作、安裝綜合預(yù)算價(jià)約為6500元/噸，減去縮小柱截面及減少鋼筋面積的費(fèi)用后，增加費(fèi)用257.63萬元，柱截面縮小后商場部分增加使用面積115.2平方米，按20000元/平方米計(jì)算，增加收益230.4萬元。增加住宅面積增加收益372萬元（1860平方米，按2000元/平方米計(jì)算），變更后增加凈收益352.77萬元。

由此可以看出，采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)既可滿足設(shè)計(jì)要求，又能為建設(shè)單位增加經(jīng)濟(jì)效益，為在高層建筑設(shè)計(jì)中解決超限問題提供了可靠途經(jīng)。是一種值得推廣的良好的結(jié)構(gòu)體系。